CC BY
13
марганец, хром, медь, цинк и кобальт.
2. Основным загрязняющим элементом воздуха от отвалов является пыль, содержащая высок*? концентрации тяжелых металлов. Дальность и интенсивность пыления зависят от метеорология режима территории. Пылевая нагрузка в приотвальной зоне в 100-150 раз выше фоновой, концентрации тяжелых металлов в атмосфере превышают фоновые более чем в 1000 раз.
3. В результате пыления произошло интенсивное загрязнение почв в зоне влияния отвалов. Особенно оно значимо по меди и ванадию В целом территория вокруг отвалов по уровню загрязн почв относится к умеренно опасной зоне.
4. Наибольшим загрязняющим эффектом при гидрогенном загрязнении обладает доменный! шлак, а наиболее подвижными элементами являются железо и ванадий.
5. Гидрогенное загрязнение поверхностных вод происходит в результате сноса загрязняющих веществ с территории, окружающей отвал, и при прохождении потока воды р. Сухой Ольховк* через него. При этом концентрации загрязняющих веществ в реке становятся значительно выше рыбохозяйствснных ПДК.
6. Влияние шлаковых отвалов на подземные воды вследствие малых расходов ин фильтрационных вод, слабой выщелачиваемости элементов и слабых фильтрационных свойств зоны аэрации невысока Подземные воды могут быть загрязнены железом и марганцем.
БИВ ЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.М., Ороэовсхая А.Е. Защита подземных вод от загрязнения.-М.. Недра, 1979. - 254 с.
2. Геохимия окружающей среды/Ю.Е.Сает, Б.А.Ревич, Е.П.Янин и др. - М: Недра. 1990. -335 с
3. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения.-М.: Недра, 1984. - 262 с.
4. Иванов Е.В. Экологическая геохимия элементов; Справочник. В 6 кк./Под ред. Э.К. Буренкова.-М.: Недра, 1994. - 303 с.
5. Родзиллер ИД. Прогноз качества приемников сточных вод М.: Стройиздат, 1984. - 231 с.
УДК 556
Л.П. Парфенова
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТВЕРДЫХ ШЛАМ О В В ОТНОШЕНИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (НА ПРИМЕРЕ МАЛОСЕРНИСТОГО И СОРЬИНСКОГО ШЛАМОХРАНИЛИЩ)
В данной статье предложен один из путей оценки качества фильтратов, сформировавших под дном и дамбами обвалования двух крупнейших на Урале шламохранилищ, предназначенных для складирования отходов обогащения и металлургического производства меди. Объем накопленных отходов в Малосернистом шламохранилии;е составляет около 10 млн куб. метров, в Сорьииском -около 30 млн куб. метров.
Шламы представлены в виде суспензии переменной консистенции. Консистенция, или отношение весовых содержаний твердых и жидких фаз, меняется от 1 к 4 до 1 к 8. Жидкая фаза шламов содержится в форме минерализованных растворов (значение сухого остатка 3-6 г/(дм.куб.)) сульфатного состава с высокими содержаниями тяжелых металлов (в мг/(дм.куб.): меди до 5, железа до 30, цинка до 1,5, мышьяка до 9, а также фторидов до 85, фосфатов до 50 и пр. Она в силу своей высокой степени токсичности и считается основным источником загрязнения подземных вод.
По результатам гранулометрического состава в Малоссрнистом шламохранили 1це она представлена мелкими и пылеватыми песками и супесями, а в Сорьинском пылеватыми песками, в высокой степени неоднородными (см. рисунок). Средняя моирюсть накопленных твердых шламов составляет в шламохранили 1цах около метра и более двух метров соответственно, ^гот слой и создает тот искусстве}ашй противофильтрационный экран, з котором происходят основные процессы физико-химического взаимодействия твердых и жидких шламов. Скорости этих процессов вероятно
204
зависят и контролируются средней скоростью фильтрации. Имеющиеся данные свидетельствуют о низких, хотя и весьма изменчивых по плоилхи фильтрационных свойствах твердых шламов (табл.1).
Крилые гранулометрического состава г полулогарифмическом .масштабе: 1 - точку по результатам малс^грнистых ШЛ2.ЧОВ, 2 - точки по результата*
СОРЬКНСКИЛ шламоа
физико-химический состав сточных вод, аЗрасываел!ых в Сорьинское шламогранилтце (в мг/дм5)
Наименование техно рН Ьис- Мел* Уин* Мыш»- Желе- Суль- Сто- Фос- Сухой
логического цикла си № зо фаты РНДЫ фаты остаток
Металлурги чески и 3.6 544 07 9.3 20 2440 280 584 6336
Обогатительный 12 7920 0.08 6.3 0.5 1.2 1176 7.56 12840
Сернокислотный 2.3 280 136 6.2 - 130 3514 180 423 248
Станция нейтрали-
зации 2.3 236 23 0.2 2.3 38 384 239 82 5012
Оборотная вода 3.9 269 8 4.8 - 16 2605 220 56 6572
Твердые шламы отличаются высокой плотностью 3,3 - 3,9 т/м куб. Отчасти это объясняется минералогччеехчм составом, в котором преобладает пирит.
Преобладающие мелкие и пылеватые фракции отличаются очень низкой пира пли ческой скорсл. гыо осаждемия (105 - 10* см/с). Результаты опытов по полному осаждению твердых шламов в условиях непрерывного забора-сброса показали постоянство этого процесса во времени. Параллельно осаждению идут процессы смешения шламов различных технологических циклов, имеющих резко отличные физико-химические характеристики (табл.2). Смешение вод с разными рН способствует процессам гидролиза и соосаждения. Например, опыт по оценке соосаждения ионов тяжелых металлов на охеигидратах железа дал следующие результаты (в мг/мг) для ионоз меди -0,82, цинка -0,11, кадмия - 0,007, мьцльяка - 0,003. Оксидные формы железа в слабокислых средах обладают высокой агрегирующей способностью, образуя на поверхности твердых частиц г .амов плохо растворимые пленки, цементируя их и снижая их фильтрационную способность. Некоторое количество ионов металлов связывают в нерастворимые формы остаточные ксантогенаты - продукты флотации.
Таблица 2
Изменение коэффициентов фильтрации шламов
1Ьламы Средне-ьзюисн ный дна- МСТР- \ Действу-Ю!ЦИ1*! ДМ-«етр. а,р .мм Ксоффю;игнт неодиорс ДНЛ.-ТИ Порис-чххп» > процессе Коэфф»щиент ф-ЦЛЬТроЦИИ
V*» V«*» см/с м/сут
Мелкозер- 0.51- 1.16 10* 10?
нистые: пссхи 0.23 0.05 3.7 14.0 0.46 8 10»
Пылеватые 0.50- 3.4 104 0.29-
ПСх'КИ 0.1 0.0006 20.6 38.5 0.41 1.16 10« 0.10
Пылеватые 0.49- 2.9 10* 0.025-
супеси 0.40 00019 13.0 56.6 0.38 1.04 105 0.003
Таким образом, в акватории шлалюхранилищ существует сложная агкрыгья гидрогеохимичео^а система, стремящаяся к равновесию. Верхняя граница шламов - резко окислительные услов<ва (основной окислитель - кислород атмосферного воздуха), средняя зона - переходная, и Здс-j имеют место все перечисленные выше процессы, нижняя граница совпадает с началом слоя тверл-а шламов, и здесь условия резко восстановительные (благодаря сероводороду). С\ой твердых шламе« создает дополнительное фильтрационное сопротивление жидкой фазе, и это препятствие увеличивает время и степень взаимодействия жидкой и твердой фаз. Известно, что при начальной концентрация тяжелых металлов в жидкой фазе менее 20 мг/дм куб. взаимодействие с твердой фазой идет гон типу хсмосорбции и описывается уравнением Генри. Опытным путем были получены следующие! значения коэффициентов распределения (констант Генри) для ионов меди 23-29, цинка 15-1". кадмия 16-18, мышьяка 7-9. Если принять за условие, что реакции катионного обмена междя фазами протекают быстро и обратимо, а концентрация адсорбируемого катиона меньше концентрации того же катиона в растворе, то скорость продвижения фронта адсорбируемого катиона снижается на [1 + (р/п)к], где р - плотность твердых шлалюв, п - их пористость, к - коэффи:гиек-распределения, а само выражение носит название фактора замедления, учитывающего все процессы физико-химического взаимодействия фаз. Например, для меди фактор замедления имеет значен; 140-300. Это означает, что ионы меди в данных условиях задерживаются в слое твердых шламов. и концентрация их на выходе снижается в 140-300 рази 1 j.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дривер Дж. Геохимия природных вод - М: Мир, 19S5. - 438 с
2. Моделирование гидро геохимических процессов и научные основы гидрогсохимических прогнозов: Сборник статей. - М.: Наука, 1985. - 150 с.
3. Мусакин А.П. Таблицы и схемы аналитической химии. - Л.: Химия, 1971. - 125 с.
4. Тютю нова ф.И. Прогноз качества подземных вод в связи с их охраной от загрязнения.-М.. Наука, 1978. - 204 с.
УЛК 622.276.5
Л.В.Макаров
ПРОБЛЕМЫ РАЗВЕДКИ И ОСВОЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
Во многих регионах России с интенсивным промышленным и сельскохозяйственным производством скопились многочисленные техногенные образования, которые представлены различными отходами органического и неорганического происхождения как в твердом, так и в жидком виде. Техногенные образовав гия занимают значительные площади полезных земель, оказывают существенное негативное влияние на окружающую среду и обусловливают принятие специальных мероприятий по предупреждению чрезвычайных экологических происшествий.
Для настоящего времени характерно интегрирование экономики России в мировую хозяйственную систему и переход от авторитарной, экстенсивной экономики к рыночной. Это обусловило необходимость глубокого реформирования всей хозяйственной системы России. Возникла потребность провести инвентаризацию всех техногенных образований. Сведения по техногенным месторождениям, характеризующие количество и качество полезных ископаемых в них, горнотехнические, гидрогеологические и экологические условия разработки месторождений, а также их геолого-экономическую оценку, вносятся в областной кадастр месторождений и проявлений полезных ископаемых. Сведения по другим техногенным образованиям, включая свалки бытовых отходов, должны быть у администрации города, населенного пункта, области. Каждая, даже не санкционированная, свалка должна иметь хозяина, который будет сортировать отходы, производить из них товары народного потребления, а неиспользованную часть отходов захоронять. В странах с развитой рыночной экономикой переработка техногенных образований является экономически рентабельной, если еще учитывать, что за прием отходов с их владельца взимается приемлемая
206
